Grafen-polimer nanokompozitlerin emülsiyon polimerizasyonu yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Synthesis of graphene-polymer nanocomposites via emulsion polymerization and characterization
- Tez No: 495252
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. HALE BERBER YAMAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Kimya Mühendisliği, Bilim ve Teknoloji, Chemistry, Chemical Engineering, Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Grafen karbon esaslı 2 boyutlu malzemeler sınıfında bulunan ve elektriksel, mekanik ve termal özellikleri bakımından oldukça üstün özellikler gösterebilme potansiyeli bulunan bir malzemedir. sp2 bağ yapısına sahip olan bu malzeme, günümüzde bilinen en yüksek dayanıma sahip malzemedir. Aynı zamanda spesifik yüzey alanının (2630 m2/g) diğer malzemelere göre oldukça yüksek olması bu malzemenin potansiyel uygulama alanlarını oldukça çeşitlendirmektedir. Ancak grafen, kısıtlı kullanıma sahip olmasından dolayı, en çok polimer nanokompozit üretimine dayalı araştırmalarda tercih edilmektedir. Grafenin bir nano katkı olarak kullanıldığı polimer nanokompozitlerin üretiminde en çok karşılaşılan problem, grafenin polimer matris içerisinde iyi dağıtılamaması ve buna bağlı elde edilen nanokompozitin özelliklerinin beklenenden oldukça düşük olmasıdır. Bu sorunu çözmek adına yapılan çalışmalar genel olarak grafen tabakalarının yüzey modifikasyonuna veya yüzey aktif maddeler kullanılarak grafenin veya grafen oksitin matris içinde dağılmasını arttırmaya yöneliktir. Bu yaklaşımlar kısa sürede etkili olsa da; iyi grafen dağılımlı kompozitin ömrü istenilen kadar uzun olmamaktadır. Daha etkili bir yaklaşım ise; matris ile grafenin kovalent bağlanarak oluşturdukları bir kompozit malzemenin üretilmesi ve kararlılığının sağlanmasıdır. Bu çalışmanın temel amacı, grafenin polimer matris içerisinde homojen dağılımının ve kararlılığının sağlanarak polimer kompozitin koloidal, yapısal, termal, mekanik ve elektriksel özelliklerinin geliştirilmesidir. Bu amaçtan yola çıkarak; öncelikle grafitten Hummers yöntemi kullanılarak grafen oksit (GO) üretilmiş ve sonrasında 2-hidroksi metil metakrilat (HEMA) monomeri ile fonksiyonlandırılmasının gerçekleşebilmesi için klorlama işlemi uygulanmıştır. Bu işlem ile GO tabakalarının uçlarında yer alan karboksilik asit grupları önce asit klorür yapısına dönüştürülmüş daha sonra bu yapı üzerinden HEMA bağlanmıştır. İkinci aşamada ise; HEMA ile fonksiyonlandırılmış GO nanotabakaları metil metakrilat (MMA) ve bütil akrilat (BuA) monomerleri ile emülsiyon polimerizasyonu yöntemi kullanılarak reaksiyona sokulmuş ve polimer nanokompozit lateksler ve bu latekslerin ince filmleri hazırlanmıştır. Elde edilen grafenik yapıların ve nanokompozitlerin özellikleri X-ışını kırınım yöntemi (XRD), Fouirer transform infrared spektrofotometresi (FTIR), ultraviyole-görünür ışık spektrofotometresi (UV-vis), taramalı elektron mikroskobu (SEM), termogravimetrik analiz (TGA), zeta potansiyeli ve tanecik boyutu analizi yöntemleri ile incelenmiştir.
Özet (Çeviri)
Graphene is carbon based material with 2D structure and has outstanding theoretical potential with its electrical, mechanical and thermal properties. Graphene has sp2 bond and it is the strongest material in the world that is known so far. It has also 2630 m2/g specific surface area which provides variable potential application areas as a nanocomposite. Otherwise graphene has its own limitations because of its own specific properties and it is generally preferred with polymers to produce polymer nanocomposites with greater properties. The huge problem of the graphene is homogeneous distribution in the matrix and that brings much lower properties than expected. To solve that problem, researcher have used surfactants to lower the surface tension and used functional groups to increase the distribution in the matrix. Besides it is effective in the short term it causes the kararlıity problems in the long term. In this manner covalent functionalization is crucial to solve the issue about dispersibility with creating stable bonds further it generate more settled composites. The main purpose of this research is the homogeneous distribution and kararlıity of graphene inside the polymer matrix and increasing the colloidal, thermal, mechanical and electrical properties of polymer nanocomposite. Firstly, Graphene oxide is produced with Hummers method and chlornation reaction is applied to functionalize via hydroxyl methacrylate (HEMA) with the exchange reaction of chlorine ions. Secondly, GO functionalized with HEMA is used to synthesize of polymer nanocomposite via in situ emulsion polymerization with butyl acrylate (BuA) and methyl methacrylate (MMA) and polymer latexes and films are prepared. X-ray diffraction (XRD), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), ultraviolet visible light (UV-vis), scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TGA), zeta potantial and particle size analysis are used for characterization of these materials.
Benzer Tezler
- Investigation of capacitive behaviour of emulsion polymerized pedot and its nanocomposites
Emülsiyon polimerizasyonu ile sentezlenen pedot ve nanokompozitlerinin kapasitif özelliklerinin incelenmesi
DENİZ GÜLERCAN
Doktora
İngilizce
2019
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ
- Yerinde emülsiyon polimerizasyonu yöntemi kullanılarak grafen oksit katkılı polimer nanokompozitlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of graphene oxide reinforced polymer nanocomposites via in situ emulsion polymerization
EZGİ UÇAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HALE BERBER YAMAK
- Film formation, morphological, optical and electrical percolation behaviors of PS/MWCNT and PS/GO nanocomposite films
PS/MWCNT and PS/GO nanokompozit filmlerinin film oluşum, morfolojik, optiksel ve elektriksel perkolasyon davranışları
BARIŞ DEMİRBAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞAZİYE UĞUR
- Thermal and mechanical characterization of graphene nanoplatelets/shape memory polymer nanocomposites
Grafen nanolevha/şekil hafızalı polimer nanokompozitlerin termal ve mekanik karakterizasyonu
HASAN TOPAÇLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Polimer Bilim ve TeknolojisiAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiMalzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET FATİH ÖKTEM
- Alkolden yeni nesil enerji kaynağı oluşturabilecek yüksek aktiviteye ve dayanıklılığa sahip yeni karbon – polimer destekli nanokompozitlerin hazırlanması, karakterizasyonu ve uygulanabilirliği
The synthesis, characterization of highly active and durable new carbon -polymers based nanocomposites and their applicability for new generation alcohol based alternative energy sources
SİNAN ERİŞ